潘家口电厂下池大坝混凝土剥蚀冻融处理

胡超杰

（国网新源控股有限公司潘家口蓄能电厂，河北 唐山064309）

1 项目概况

潘家口水利枢纽位于河北省迁西县境内滦河上游，枢纽由两部分组成，分2期建设。

1期工程即为潘家口水库工程，1975年10月开工，1984年竣工。1期工程主要为供水工程，由主坝、副坝、混合式电站和1台150MW的常规机组组成。

2期工程为潘家口蓄能电厂，位于上池大坝下游约5.5km处。下池总库容3243万m3，为日调节水库。本工程为三等工程，大坝及泄洪建筑物按3级建筑物设计，其洪水标准为50年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核。最高水位为144.5m，正常蓄水位为144m，死水位139m，地震烈度为7°。

根据潘家口电厂下池大坝首次定检意见，2000年对坝体混凝土剥蚀冻融、裂缝等缺陷进行了全面处理，包括泄洪闸闸墩冻融剥蚀面和溢流面冲蚀等，主要采取凿旧补新的方法，即凿除破损的混凝土表面，回填更高性能指标（C30W6F200）的丙乳砂浆或膨胀混凝土。又经过16年的运行，目前潘家口电厂下池大坝上游迎水面混凝土存在大面积冻融剥蚀、裂缝、局部破损、蜂窝、麻面等缺陷，个别剥蚀严重部位发现有钢筋外露；泄洪闸闸墩存在不同程度的冻融剥蚀，其中泄洪闸弧形闸门后过流面混凝土剥蚀较普遍，部分闸孔剥蚀较严重。

2 施工准备

施工现场总布置主要内容包括：

现场布置主要位于迁西潘家口电厂下池大坝处，可在现场布置临时道路、临时仓库、供风、供水、供电、以及一些施工设备的临时停放和施工材料周转仓库等系统。

根据本工程的规模、特点、施工环境及施工条件，确定施工总布置原则为：

①施工营地、施工堆料场、弃渣场、变压器、吊篮设施、脚手架等临时设施与施工平台和施工道路均按招标文件要求及发包人提供的各种条件在指定的范围内进行规划布置。

②在本工程施工中，施工供电、供风、供水、照明设施和施工道路、施工材料上下运输、脚手架施工平台、吊篮施工平台、安全防护围栏、现场安全标志、施工堆料场、弃渣场等临时工程及设施的布置是否合理等对工程的施工安全、进度及工程投资影响较大，在布置上综合考虑施工程序、施工交通、施工安全、施工进度、上下交叉作业影响、均衡施工强度等因素。

③所有的生活、生产等设施布置均体现安全生产、文明施工。

④各施工场地及施工营地均按有关要求配置足够可靠的环保设施及消防设施，防尘除尘及通风设施，交通导行及防护围栏设施。

3 施工工艺及质量控制要求

3.1 处理范围综述

工作范围为：下池大坝上游坝面、泄洪闸坝段下游闸墩与底板。

3.1.1 混凝土冻融剥蚀破损修补及防护

（1）冻融剥蚀深度小于0.5cm时：基面应打磨清理至新鲜坚硬的混凝土面，并清洗干净，待基面干燥后方可进行下一道工序。

（2）冻融剥蚀深度在0.5～5cm范围时：

①应凿除冻融损坏的基层混凝土，直至出露新鲜坚硬的混凝土面，凿除深度应大于1cm；

②涂刷混凝土界面剂，分层涂抹聚合物水泥砂浆，一次涂抹厚度为1.5cm左右，聚合物水泥砂浆厚度宜小于3cm，保证修补面平顺即可；

③施工时基面混凝土应干燥，若无法形成干燥条件，应选用亲水性界面剂。

（3）冻融剥蚀深度大于5cm以上时：

①应凿除冻融损坏的基层混凝土，直至出露新鲜坚硬的混凝土面，凿除面的周边应垂直，凿除厚度宜均匀，凿除深度应大于10cm；

②外露的钢筋应打磨除锈；

③在凿除部位宜采用梅花型布置植入Φ16插筋，插筋选用螺纹钢，深度约为25cm，锚筋间距50cm，之后架立Φ12双向钢筋网，钢筋网横纵间距15cm，钢筋网顶部预留2cm混凝土保护层厚度；

④浇筑C30普通混凝土，混凝土抗冻标号为F300。

（4）混凝土剥蚀面修补后，需养护28d，打磨、清洗、晾干后涂刷潮湿型界面剂，界面剂表干后涂刷SK手刮聚脲（防渗型）。

3.1.2 伸缩缝剥蚀破损修补

（1）沿伸缩缝凿除破坏区混凝土至完整、密实的混凝土，凿槽宽度20cm、深度10cm。凿除破损的混凝土时不得破坏结构缝内止水带。

（2）缝内嵌入柔性密封材料前，应清除缝内堵塞物。

（3）回填聚合物水泥砂浆后应压实抹光，其表面应与原混凝土面齐平。

（4）回填砂浆前应钻孔埋设锚固钢筋。

（5）伸缩缝表面SK手刮聚脲柔性防护涂料厚度应不小于3mm，处理范围应向两端延伸15cm。

3.1.3 混凝土裂缝处理

（1）施工前应对裂缝处理范围内的混凝土表面缺陷和杂质进行处理和清理，经处理后的混凝土表面应清洁、坚固、平整与干燥。

（2）封闭材料涂刷范围宜扩展至裂缝两侧各15cm区域，应宜向两端各延伸20cm。

（3）涂刷涂层时，下一道和上一道涂刷方向应垂直。涂层的厚度和均匀性应符合设计要求。裂缝表面封闭涂层应平整、连续和均匀，无鼓包、流淌、针孔、开裂和缩孔等缺陷。

（4）灌浆结束标准：在最大设计压力下，注入率不大于0.05L/min后，继续灌注20min，可结束灌浆。

3.2 SK单组份手刮聚脲防护施工

3.2.1 SK单组份手刮聚脲施工工序

SK单组份手刮聚脲宜用于水工混凝土建筑物迎水面防渗、裂缝及伸缩缝表层防渗、流速小于30m/s过流面的抗冲磨防护及表面耐久性防护。潘家口电厂下池大坝上游坝面、泄洪闸坝段下游闸墩与底板混凝土耐久性防护处理SK单组份聚脲涂层施工应满足《水电水利工程聚脲涂层施工技术规程》（DL/T5317-2014）的要求，具体施工技术要求如下：

SK单组份手刮聚脲涂层施工工序：采用打磨、清洗等手段清除基层表面浮浆、灰尘、油污→用聚合物水泥砂浆对基层破损、孔洞、凹凸、裂缝等缺陷进行修补找平→界面剂涂刷施工→单组份聚脲涂层防护材料手刮施工→聚脲表面微缺陷修复→自然养护。

（1）将设计处理范围内的混凝土基面打磨平整，除去混凝土表面的浮皮和污物，用高压水清洗表面，清洗后的混凝土表面应晾干或用空气干燥机吹干，保持表面干燥。

（2）待水分完全挥发后，对混凝土表面局部破损、孔洞、凹凸、裂缝用聚合物水泥砂浆修补找平，待聚合物水泥砂浆固化后，用电动角磨机将基面打磨平整。基层清理干净后进行干燥度检测，含水率应不大于7%。

（3）基面处理后，在混凝土和聚合物水泥砂浆表面涂刷专用界面剂，涂刷厚度要求薄而均匀，无漏涂现象。

（4）待界面剂表干后，进行单组份手刮聚脲涂层施工，分2遍涂刮至设计厚度。单组份手刮聚脲涂层厚度应均匀，涂层最小厚度为3mm。2遍涂层手刮间隔时间不宜过长，当两遍间隔超过2h以上，应在第2遍单组份聚脲涂层施工前重新涂刷一道层间处理剂，然后再进行下1遍单组份聚脲涂层手刮施工。

（5）单组份手刮聚脲涂层施工完成后应进行质量检查，发现有厚薄不一致、针孔、气泡、空鼓等缺陷应及时进行修补。局部小范围缺陷可采用单组份聚脲直接修补，较大范围缺陷应重新返工处理。

（6）单组份手刮聚脲涂层施工后12h内不能与水接触，24h内应防止外力冲击。

3.2.2 单组份手刮聚脲涂层材料施工工艺流程图

图1 工艺流程图

3.2.3 施工质量保证

（1）施工质量控制

平整度控制——施工期间要求不断进行抽检，发现问题，及时采取补救措施。保证最终施工面满足要求。

手刮质量控制——第2遍手刮应在第1遍单组份聚脲涂层凝固后进行，并且上下2遍手刮方向应相互垂直。手刮时应均匀，厚薄一致，不得有流淌和堆积现象。

（2）施工质量要求

施工过程中每道施工工序过程应有详细的施工记录和检查检验记录，当班技术员填写初检记录，质检员进行复核，技术负责人进行最终检验，合格后，上报监理或业主检验验收，如有不符合技术要求时，应进行返工处理。对监理验收合格部位，如需要进行单元工程评定的，应及时进行单元工程评定。

每1道工序完成检验合格后，方可进行下1道工序施工。

外观检测：颜色均匀、平整、无流挂、无漏涂、无针孔、无起泡、无开裂、无异物混入。

厚度检测：现场手刮完成后应进行涂层厚度检测。检测方法可以采用别针随机插入检测。

①手刮完成后当时就可以进行厚度检测，每200m2为一个抽检单位，小于200m2按200m2计，每200m2抽检3处。

②抽检位置由检验人员随机抽取，抽检位置间距应大于2m，3个试样的平均厚度应满足设计要求。

3.3 混凝土裂缝处理施工

3.3.1 混凝土裂缝处理施工工艺

混凝土裂缝采用化学灌浆方法处理。

化学灌浆的目的一是充填裂缝及伸缩缝，防止裂缝及伸缩缝渗水；二是对裂缝进行补强加固。根据不同的部位及裂缝性质选择如下两种化学灌浆材料。

（1）环氧类化学灌浆材料：环氧类化学灌浆材料具有较高粘结强度及防渗特性，这种材料粘度低，可灌性好，可渗入0.2mm混凝土裂缝内，与国内外的同类材料相比，其早期发热量低、无毒性、施工操作方便，是较理想的混凝土补强加固材料，主要用于干缝。浆液的配制要以重量比进行准确计量，浆液必须搅拌均匀。

（2）高强度聚氨酯灌浆材料：高强度聚氨酯灌浆材料膨胀率较小，但有一定强度，是一种在防水工程中普遍使用的灌浆材料，其具有遇水固结及膨胀的特性，具有较好的止水效果。尤其适用于变形缝的漏水处理。该材料可灌性好，当聚氨酯被灌入含水的混凝土裂缝中时，迅速与水反应，形成不溶于水和不透水的凝胶体，在与水反应的同时产生CO2气体，这样边凝固边膨胀，体积膨胀几倍，形成二次渗透扩散现象（灌浆压力形成一次渗透扩散），从而达到堵水止漏的效果，主要用于潮湿缝或伸缩缝。

3.3.2 混凝土裂缝化学灌浆施工工艺

普查混凝土裂缝→混凝土裂缝描述及标识→沿混凝土裂缝两侧切矩型槽→填充聚硫密封胶→埋设锚固钢筋→填充聚合物水泥砂浆→埋设灌浆嘴→化学灌浆→SK单组份聚脲封闭裂缝表面→封孔。

3.3.3 渗水裂缝环氧灌浆施工工艺流程

施工准备→缝内清理→钻孔→安装灌浆嘴→灌浆→灌后检查→封孔→质量检查与验收。3.3.4 质量检测

（1）钻孔控制——钻孔时若遇到钢筋时需另换孔，尽量避开蜂窝面，若遇到蜂窝需及时清渣并放慢钻进速度，防止破坏混凝土表面。

密实度控制——复合灌浆后需持续观察一段时间，如发现依然存在渗漏水情况，需及时的补灌，最终达到缝面干燥的效果。

（2）检查孔宜在以下部位布置：

①贯穿性裂缝、深层裂缝和对结构整体性影响较大的裂缝。

②根据施工记录、灌浆成果资料分析确定的部位。

（3）检查孔布置数量：

①贯穿性裂缝、深层裂缝和对结构整体性影响较大的裂缝，每条缝至少布置1个检查孔。

②其他裂缝每100m布置不少于3个检查孔；当处理总长度小于100m时，亦布置3个检查孔。

③检查孔压水试验其压力采用0.3MPa，并稳压10～20min后结束。

（4）引用标准及规程规范：

化学灌浆施工工艺及质量控制参照DLT 5406-2010《水工建筑物化学灌浆施工规范》、DLT 5315-2014《水工混凝土建筑物修补加固技术规程》。

3.4 混凝土冻融剥蚀破损修补部位聚合物水泥砂浆施工工艺

冻融剥蚀破损混凝土切边凿除及基面清洗处理→涂刷聚合物水泥净浆→聚合物水泥砂浆的拌制和取样→分层涂抹聚合物水泥砂浆→养护。

3.5 伸缩缝剥蚀破损修补施工

3.5.1 伸缩缝剥蚀破损修补施工工艺流程

伸缩缝剥蚀破损切缝凿除成矩形槽及基面清洗处理→矩形槽内及缝面清理→槽内充填3cm厚聚硫密封胶→埋设锚固钢筋→槽内回填3cm厚聚合物水泥砂浆→缝面手刮SK单组份聚脲涂层（包含增设胎基布）→养护。

3.5.2 施工质量保证措施

（1）缝面应用手提砂轮机或钢丝刷进行表面处理，用空气压缩机将缝内的灰尘与余渣吹净，粘结面应干燥、清洁、无油污和粉尘；

（2）注胶前应检查缝深、缝宽，确保聚硫密封胶充填质量；

（3）密封胶施工过程中重点质量控制工序如下：

①变形缝密封界面必须用手提砂轮或钢刷进行表面处理，必要时用切割机处理，确保粘结界面干燥、清洁、无油污和粉尘，并暴露出坚硬的结构层；

②密封胶混合要完全充分，双组分混合至颜色均匀一致；

③涂胶前先在涂胶面上刷涂底涂料，然后手工涂胶一层并反复挤抹后才可用注射枪注射涂胶；

④混合后的密封胶要确保在要求的时间内用完，超过适应期的胶料不能同新混合的密封胶一起使用；

⑤涂胶过程中胶体搭接要严格按照搭接工艺要求施工；

⑥涂胶工程中要注意从一个方向进行，并保证胶层密实，避免出现气泡和缺胶现象；

⑦胶层未完全硫化前要注意养护，不得泡水或人为损坏；

⑧若要进行密封效果满水或带压试验，应在密封胶完全硫化后（7～14d）方可进行。

4 结束语

混凝土剥蚀冻融影响大坝整体运行稳定安全，本项目的实施可提高下池大坝混凝土的耐久性，恢复大坝整体性，提升大坝的安全性及整体美观要求，确保大坝安全稳定运行。